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文档简介
1、第1单元思考与练习解答1.1思考与练习1. 半导体具有哪些独特性能?在导电机理上,半导体与金属导体有何区别?答:半导体的独特性能是:光敏性、热敏性和掺杂性。在导电机理上,金属导体中只 有自由电子一种载流子参与导电,而半导体中有多子和少子两种载流子同时参与导电,这 是它们导电机理上的本质区别。2. 何谓本征半导体?什么是“本征激发”?什么是“复合” ?答:天然的半导体材料经过特殊的高度提纯工艺,成为晶格完全对称、具有共价键结 构的纯净半导体时,即为本征半导体。由于光照、辐射、温度的影响在本征半导体中产生 自由电子载流子的现象称为本征激发;本征激发的主要导电方式是完全脱离了共价键的自 由电子载流子
2、逆着电场方向而形成的定向迁移一一电流。本征激发的同时,共价键中的一 些价电子“跳进”相邻原子中空穴的现象称为复合,复合的结果产生了空穴载流子,空穴 载流子带正电,其导电方式是空穴载流子顺着电场方向形成的定向迁移一一电流。3. N型半导体和P型半导体有何不同?各有何特点?它们是半导体器件吗?答:本征半导体中掺入五价杂质元素后可得到N型半导体,N型半导体中多子是自由 电子,少子是空穴,定域的离子带正电;本征半导体中掺入三价杂质元素后可得到P型半 导体,P型半导体中多子是空穴,少子是自由电子,定域的离子带负电。这两种类型的半 导体是构成半导体器件的基本元素,但不能称之为半导体器件。4. 何谓PN结?
3、 PN结具有什么特性?答:用半导体工艺在同一块晶体的两端注入不同的杂质元素后,在晶片两端分别形成 P区和N区,在P区和N区的交界处因为浓度上的差别必定出现扩散,扩散的结果在两区 交界处形成一个干净的离子区,这个离子区就是PN结。PN结具有单向导电性:正向偏置 时导通,反向偏置时截止。5. 电击穿和热击穿有何不同?试述雪崩击穿和齐纳击穿的特点。答:电击穿包括雪崩击穿和齐纳击穿,前者是一种碰撞的击穿,后者属于场效应的击 穿,这两种电击穿过程可逆,不会造成PN结的永久损坏。但是,上述两种击穿如果不加 任何限制而持续增强时,由于PN结上的热量积累就会发生质变而造成热击穿,热击穿过 程不可逆,可造成PN
4、结的永久损坏。1.2思考与练习1. 二极管的伏安特性曲线上共分儿个工作区?试述各工作区的电压、电流、关系。答:二极管的伏安特性曲线上分有死区、正向导通区、反向截止区和反向击穿区四个 工作区。死区:输入的是正向电压,但由于其数值很小还不能克服PN结内电场对扩散电 流的阻挡作用,因此电流基本为零;正向导通区:二极管的导通电流随输入电压增加很快,1. 何谓放大电路的频率响应?何谓波特图?答:放大电路对不同频率的信号成分放大能力和相移能力均存在差异,这种差异用曲 线描述电压放大倍数的模与频率/之间的关系时,称为幅频特性;用曲线描述放大器的输 出与输入之间的相位差e与频率r之间的关系时,称为相频特性。幅
5、频特性和相频特性统 称为放大电路的频率响应(或频率特性)。在研究放大电路的频率响应时,由于信号的频率范围很宽(从几赫到几百兆赫以上), 放大电路的放大倍数也很大(可达百万倍),为压缩坐标,扩大视野,在画频率特性曲线 时,频率坐标采用对数刻度,而幅值(以dB为单位)或相角采用线性刻度。在这种半对 数坐标中画出的幅频特性和相频曲线称为波特图。2. 试述单级和多级放大电路的通频带和上、下限频率有何不同。答:信号频率下降或上升而使电压放大倍数下降到中频区的0.707倍Aum时,所对应 的频率分别为下限截止频率几(简称下限频率)和上限截止频率而(简称上限频率)。上 限频率而至下限频率几的一段频率范围称为
6、通频带。多级放大电路的下限频率几比单级的 要大,上限频率角比单级的要小,因此多级放大电路与单级放大电路相比,总的频带宽度 BW变窄了。3. 试述线性失真和非线性失真概念的不同点,说明频率响应属于哪种失真。答:放大电路对不同频率成分信号的放大能力和相移能力的不同,使输出波形产生的 失其为频率失真。频率失真不产生新的频率成分,属于线性失真。放大电路中出现的饱和 失真和截止失真,使波形产生了新的频率成分,因此是非线性失真。频率失真和饱和失真、 截止失真,均造成输出波形与输入波相比发生畸变,但产生畸变的原因不同,因此失真的 性质也不相同:线性失真不产生新的频率成分,非线性失真会出现新的频率。第3&qu
7、ot;思考与练习解答3.2思考与练习1. 什么是零漂现象?零漂是如何产生的?采用什么方法可以抑制零漂?答:直接耦合的多级放大电路,当输入信号为零时,输出信号电压并不为零,而且这 个不为零的电压会随时间作缓慢的、无规则的、持续的变动,这种现象称为零点漂移,简 称零漂。采用差动放大电路作为集成电路的输入级,可以有效地抑制零漂。即依靠差动放 大电路的对称性,使零点漂移得到有效的抑制。2. 何谓差模信号?何谓共模信号?答:差模信号加数值上等于差动放大电路中两管输入信号的差值,是放大电路中需 要传输和放大的有用信号;温度变化,电源电压波动及外界电磁干扰等对放大电路的影响, 相当于在输入端加上了 “共模信
8、号”。共模信号对放大电路是一种干扰信号,应采取措施 加以抑制。3. 差动放大电路有哪儿种类型?答:差动放大电路有两个输入端子和两个输出端子,因此信号的输入和输出均有双端 和单端两种方式。双端输入时,信号同时加到两输入端;单端输入时,信号加到一个输入 端与地之间,另一个输入端接地。双端输出时,信号取于两输出端之间;单端输出时,信 号取自于一个输出端到地之间。因此,差动放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端 输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。4. 恒流源在差动放大电路中起什么作用?答:差动放大电路射极电阻越大,抑制零漂的效果越好。但是射极电阻增大时,所需 负电源的值也相应增大
9、。因恒流源内阻很大,在差动放大电路中用恒流源代替射极电阻, 可以得到较好的共模抑制效果,同时又不要求增大负电源的值,而且还可以利用恒流源的 恒流特性给三极管提供更稳定的静态偏置电流。3.3思考与练习1. 放大电路为什么采用复合管?构成复合管的原则是什么?答:放大电路中采用复合管的目的,主要是为了满足放大电路的需要,进一步增大电 路的放大能力,因为复合管的P=Plp2o构成复合管的原则是使复合起来的三极管,都处于 放大状态,即满足发射结正偏、集电结反偏,各电极电流均能合理流动。3.4思考与练习1. 与一般电压放大器相比,功放电路在性能要求上有什么不同?答:从能量控制的观点来看,功率放大器与一般电
10、压放大器并没有本质上的区别。但 是,从完成任务的角度和对电路的要求来看,二者有很大的差别。电压放大电路主要要求 能够向负载提供不失真的放大信号,其主要指标是电路的电压放大倍数、输入电阻和输出 电阻等。功率放大器主要考虑获得最大的交流输出功率,而功率是电压与电流的乘积,因 此功放电路不但要有足够大的输出电压,而且还应有足够大的输出电流,即功放电路正常 工作在极限应用状态。2. 甲类、乙类和甲乙类3种功放电路的特点是什么?答:甲类功放电路的特点是高保真,但效率较低;乙类功放电路效率较高但存在“交 越失真”,甲乙类功放电路兼顾了甲类放大器音质好和乙类放大器效率高的优点,但从保 真效果来看,较低于甲类
11、功放,从效率上来看,稍低于乙类功放。3. 何谓“交越失真” ?哪种电路存在“交越失真” ?如何克服“交越失真” ?答:由于晶体管特性上具有死区,静态工作点设置在截止区接近横坐标轴的乙类功放 电路,输出波形在过零处发生的失真称为交越失真。即只有乙类功放电路存在交越失真。 采用甲乙类电路可以克服交越失真。4. OTL互补输出级是如何工作的,与负载串联的大容量电容器有何作用?答:OTL电路是高保真功率放大器的基本电路之一。它采取了单电源供电方式,输出 端串联的大容量电容器在电路工作时,充当负电源的作用。OTL电路互补输出级在信号的 正负半周,上下两组三极管轮流导通,推挽工作。在输入信号的正半周,VT
12、2管导通,VT3 管截止。VT?管以射极输出器的形式将正向信号传送给负载,同时对输出电容C充电; 在输入信号的负半周,VT2管截止,VT3管导通。输出电容C放电,充当VT3管的直流工 作电源,使VT3管也以射极输出器形式将输入信号传送给负载。这样,负载上可得到一个 完整的信号波形。3.5思考与练习1. 什么叫反馈?正反馈和负反馈对电路的影响有何不同?答:从放大电路的输出信号中取出部分或全部,通过一定的通道回送到输入,使其对 输入产生影响的方法称为反馈。若反馈信号对输入的影响是增强,称为正反馈;若反馈信 号对输入的影响是减弱,则为负反馈。2. 放大电路一般采用哪几种反馈形式?如何判断放大电路中的
13、各种反馈类型?答:放大电路一般采用负反馈。放大电路中的反馈类型共分有四种:电压串联负反馈、 电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈。判断是电压反馈还是电流反馈,应 从放大电路的输出端看:若反馈信号取自于输出电压,为电压反馈,若反馈信号取自于输 出电流为电流反馈;串联反馈还是并联反馈应从输入端看:当输入端上反馈信号、输入信 号与净输入信号之间呈电压代数和形式,为串联反馈,若呈电流代数和形式则为并联反馈。3. 放大电路引入负反馈后,能给电路的工作性能带来什么改善?答:放大电路引入负反馈后,可对电路工作的性能有如下改善:减少了电路的非线性 失真,提高了电路的稳定性;展宽了通频带;串联负反馈可
14、提高输入电阻,电压负反馈可 减小输出电阻等。4. 放大电路的输入信号本身就是一个已经产生了失真的信号,引入负反馈后能否使失 真消除?答:放大电路引入负反馈后,只能是让失真的波形去影响和改善波形的失真,以减轻 或消除失真对输出的影响,并不能真正消除放大电路自身产生的失真。3.6思考与练习1. 集成运算放大器pA741和LM386哪个属于单运放?哪个属于双运放?答:集成运算放大器|iA741是单运放,LM386是双运放。2. 集成运放的理想化条件有哪些?答:集成运放的理想化条件有四个:开环电压放大倍数Au°=8;差模输入电阻八 =00;输出电阻ro=():共模抑制比Kcmr8。3. 工作
15、在线性区的理想运放有哪两条重要结论?试说明其概念。答:工作在线性区的理想运放的有条重要结论:(1) 虚短:理想运放的同相输入端和反相输入端电位U+ = U相等,具有短接的特点, 但它们又并非真正短接,因此称为“虚短”。(2) 虚断:理想运放的差模输入电阻n=oo,使得两个输入端上电流通不过,即/;=z=0o 电流等于写是断路的特点,但集成运放的输入端并未真正断开,称为“虚断”第q单元思考与练习解答4.1思考与练习1. 集成运放构成的基本线性应用电路有哪些?在这些基本电路中,集成运放均工作在 何种状态下?答:集成运放构成的基本线性应用包括各种运算电路、有源滤波器电路以及测量电路 等。在这些基本电
16、路中,集成运放均工作在深度负反馈的闭环状态。2. “虚地”现象只存在于线性应用运放的哪种运算电路中?答:“虚地”现象只存在于线性应用运放的各各反相输入的运算电路中。3. 举例说明理想集成运放两条重要结论在运放电路分析中的作用。答:以反相比例输入电路和同相比例输入电路为例进行说明。(过程略)4. 工作在线性区的集成运放,为什么要引入深度电压负反馈?而且反馈电路为什么要 接到反相输入端?答:工作在线性区的集成运放,引入深度电压负反馈的目的就是使运放可靠地工作在 线性放大区,并保证电压增益的稳定性。反馈电路接到反相输入端是为了获得负反馈,因 为反馈通道是由“ + ”号的输出端回送到号的反相输入端,对
17、输入信号起削弱作用。5. 若给定反馈电阻RF=10k。,试设计一个z/n=10wi的电路。解:设计电路如下:10k。6. 什么是滤波器?什么是无源滤波器?什么是有源滤波器?答:滤波器是使所需特定频段的信号能够顺利通过,而让其他频段的信号急剧衰减的 一种常用的信号处理设备,其作用实质上就是“选频”。无源滤波器通常由R. L. C等无 源器件构成;有源滤波器则由运放和RC网络共同构成。7. 若要使某段频率内的有用信号通过,而高于或低于此频段的信号将被衰减和抑制, 应采用什么滤波器?这种滤波电路由什么来组成?答:若要使某段频率内的有用信号通过,而高于或低于此频段的信号将被衰减和抑制,就采用带通滤波器
18、。有源带通滤波器通常由电阻、电容以及集成运放构成。8. 如果要抑制50Hz干扰信号,不能让其通过,应采用什么滤波器? 答:应采用带阻滤波器,设置阻带为50Hz的干扰信号。4.2思考与练习1. 集成运放的非线性应用主要有哪些特点? “虚断”和“虚短”的概念还适用吗?答:非线性的集成运放应用电路均处于开环或正反馈状态下,无论输入为何值,输出 只有正饱和值,或负饱和值两种状态。非线性运用中的集成运放由于同相输入端和反相输 入端上的信号电压大小不等,因此“虚短”的概念不再成立;但由于运放输入电阻很大, 所以输入端的信号电流仍可视为零值,所以仍然具有“虚断”的特点。2. 画出滞回比较器的电压传输特性,说
19、明其工作原理。答:滞回比较器的电压传输特性如右图所示。设输入信号电压由小往大变化,输出计时始为正饱和值“Z,当输入电压时,。由+ Uz跳变到 Uz,电压传输特性为a>b>c>d>f;若此时输入信号再由大 往小变化,输出信号电压"o保持不变,直到当输入电压护U132 时,“。由一Uz跃变为+ Uz,电压传输特性由f->d-*e->b->a, 其中Ubi、Ub2称为状态转换点,又称为上、下门限电压,NU= bi Ub2称为回差电压,使电路的抗干扰能力大大增强。3. 改变占空比的大小,振荡频率会随之发生变化吗?答:改变占空比的大小,只是改变了波形正
20、、负半周的宽度,周期并不发生变化,因 此信号的振荡频率不会发生变化。4. RC串并联选频网络在什么条件下具有选频作用?答:当RC串并联选频网络的角频率3=(Do时,幅频特性达到最大值等于1/3,反馈 量和输出量的相移为零,此时具有选频作用。5. 试述自激振荡的条件。答:自激振荡的条件为:|AUF|=1和0a+0b=2"(为整数)。6. 何谓石英晶体的压电效应?什么是压电振荡?答:石英晶体受到外力作用时(或受压、或受拉、或受外电场作用),在晶体相应的 方向上出现形变的物理现象(类似振荡)称为压电效应。当外加交变电压的频率等于石英 晶体的固有频率时,压电效应的振幅骤然增大,比其他频率下的
21、振幅大得多,这种现象称 为压电振荡。4.3思考与练习1. 实际选用集成运放时,应考虑哪些因素?答:实际选择集成运放时,除优值系数K要考虑之外,还应考虑信号源的性质,负载 的性质,集成运放输出电压和电流的是否满足要求,环境条件,集成运放允许的工作范围, 工作电压范围,功耗与体积等因素。2. 使用集成运算放大器时,应注意哪些问题?答:使用集成运放时应考虑的问题有:1.集成运放的电源供给方式;2.集成运放的 调零问题;3.集成运放的自激振荡问题。另外,防止通过电源内阻造成低频振荡或高频 振荡的措施是在集成运放的正、负供电电源的输入端对地一定要分别加入一个10pF的电 解电容和一个O.OIpF-O.l
22、gF高频滤波电容。3. 集成运算放大器的安全保护包括哪几个方面?答:集成运放的安全保护包括三个方面:电源保护、输入保护和输出保护。第3"思考与练习解答5.1思考与练习1. 什么是直流稳压电源,由哪儿部分组成?答:利用电网提供的50Hz的工频交流电经过整流、滤波和稳压后获得的稳恒直流电 源称为直流稳压电源。直流稳压电源通常由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路 几部分组成。2. 整流的作用主要是什么?主要采用什么元件实现?最常用的整流电路是哪一种? 答:整流的作用是将幅值合适的正、负交替的交流电转换为脉动直流电。主要利用具有单向导电性能的整流元件例如二极管实现整流,最常用的整流电路
23、是桥式整流电路。3. 滤波电路的主要作用是什么?滤波电路的最重要元件是什么?答:滤波电路的主要作用是尽可能滤除脉动直流电中的高频成分,使输出电压成为较 为平滑的纹波直流电压。滤波电路的最重要元件是电容或电感。5.2思考与练习1. 稳压电路的主要作用是什么?稳压电路的主要性能指标是哪两个?答:稳压电路的主要作用是使输出的直流电压基本上不受电网电压波动或负载变化的 影响,获得较高的稳定性。稳压电路的主要性能指标是电压调整率(稳压系数)和输出电 阻。2. 试述串联型稳压电路的特点。串联型稳压电路通常运用于哪些场合?答:串联型稳压电路具有输出电压可调、输出电流大、带负载能力强、稳压精度高、 输出电阻低
24、等优点,但由于调整管始终工作在线性放大区,所以功耗较大,电路效率低。 串联型稳压电路通常运用于负载电流较大、稳压精度较高的场合。3. 试述并联型稳压电路的特点。并联型稳压电路通常应用于哪种场合?答:并联型稳压电路具有电路结构简单,使用元件少的优点,但稳压值取决于稳压二 极管的稳压值,不能调节。因此,并联型稳压电路适用于电压固定、负载电流小、负载变 动不大的场合。4. 试述开关型稳压电路的主要特点。开关型稳压电源的输出电压是平滑波吗?答:开关型稳压电路是一种可以利用电压负反馈调节输出电压稳定的电路。其主要特 点是调整管工作在开关状态,因此管耗很低,电路效率较高,稳压范围宽、且不受输入电 压大小的
25、影响。一般开关型稳压电源的输出电压不特别平滑,存在纹波现象,适用于输出 电压调节范围小、负载对输出纹波要求不高的场合。如果负载要求较高时,还需采用LC 低通滤波器进行滤波以获得较为平滑的输出。5. 在选择调整管的型号时,应主要考虑调整管的哪些主要参数?答:在选择调整管的型号时,应主要考虑调整管的集电极最大允许电流/cm,使其大 于或等于负载中通过的最大电流与限流电阻中通过的电流之和;考虑集电极和发射极之间 的最大允许反向击穿电压“BR'CEO,使其大于或等于空载时整流滤波电路的最大输出电压; 考虑集电极最大允许耗散功率PcM应约等于(1.lxl.2t/2-t/omin)xZEniaxo
26、6. 二极管和三极管的限流保护与截流保护有何不同?7. 答:二极管和三极管的保护电路中,限流保护型能够在稳压器输出电流超过额定值 时,使调整管发射极电流限制在某一数值上,从而起到保护电路的目的;二极管和三极管 的截流保护型电路能够在电路出现短路时使调整管发射极电流迅速减小至零或立刻切断, 从而对调整管起到保护作用。5.3思考与练习1. 固定输出的三端集成稳压器内部采用串联型稳压电路结构还是并联型稳压电路结 构?具有哪些保护?答:固定输出的三端集成稳压器内部采用串联型稳压电路结构,具有过热、过流和过 压保护功能。2. 固定输出的三端集成稳压器为使调整管工作在放大区,输入电压比输出电压至少应 高多
27、少伏?为可靠起见,一般应选多少V?答:固定输出的三端集成稳压器为使调整管工作在放大区,要求输入电压比输出电压 至少高2.53V。为可靠起见,一般应选3V以上。3. 可调三端集成稳压器为使电路可靠工作,输入电压比输出电压至少应高多少伏? 答:可调三端集成稳压器为使电路可靠工作,输入电压范围440V,输出电压可调范围为1.2V37V,要求输入电压比输出电压至少高3V。4. 在使用可调三端集成稳压器时,为减小输出电压纹波,应在稳压器调整端与地之间 接入一个多少pF的电容?答:在使用可调三端集成稳压器时,为减小输出电压纹波,应在稳压器调整端与地之 间接入一个约为10呻的电容。5. 三端集成稳压器是一个
28、功率器件,它的最大功耗取决于什么?答:三端集成稳压器是一个功率器件,它的最大功耗取决于内部调整管的最大结温。 因此,要保证集成稳压器能够在额定输出电流下正常工作,就必须为集成稳压器采取适当 的散热措施。导通后二极管的管压降基本维持在硅管典型值0.7V;错管的导通压降典型值0.3V,显然 都小于电源电压,因此正向导通区工作的二极管需要串入分压限流电阻;反向截止区:当 二极管工作环境的温度不变时,反向电流基本不随反向电压的变化而变化且近似为零,称 为反向他和电流;反向击穿区:当外加电压达到反向击穿电压时,反向电流骤然增大,造 成雪崩击穿或齐纳击穿现象,如不加限流设置,极易造成“热击穿”而使二极管永
29、久损坏。2. 普通二极管进入反向击穿区后是否一定会被烧损?为什么?答:普通二极管工作在反向击穿区时,反向电流很大,如不加设限流设置,极易造成 “热击穿”而造成永久损坏。如果二极管进入反向击穿区后保持在电击穿状态,由于电击 穿过程可逆,所以不会造成永久损坏。3. 反向截止区的电流具有什么特点?为何称为反向饱和电流?答:反向截止区内通过二极管的反向电流是半导体内部少数载流子的漂移运动形成 的,只要二极管的工作环境温度不变,少数载流子的数量就会保持恒定,因此反向截止区 的电流又被称为反向饱和电流。反向饱和电流的数值很小,工程实际中通常近似视为零值。4. 试判断图1.23所示电路中二极管各处于什么工作
30、状态?设各 二极管的导通电压均为0.7V,求输出电压Uao。答:图示电路设O点电位为零,先假设电阻R中无电流通过,则 A点电位为-8V, B点电位为-15V,二极管VD?反偏截止;VDi正向 导通,VDi 一旦导通,A点电位即被钳位在Va=0.7V,得Uaq= 0.7Vo5. 把一个1.5V的干电池直接正向连接到二极管的两端,有可能会出现什么问题?答:测量二极管类型及好坏时,通常采用1.5V干电池串一个约Ik。的电阻,并使二 极管按正向接法与电阻相连接,使二极管正向导通。然后用万用表的直流电压档测量二极 管两端的管压降Ui),如果测到的机)为0.60.7V则为硅管,如果测到的峪)为0.I0.3
31、V就 是信管。测量时如果直接把1.5V的干电池正向连接到二极管的两端,因为没有限流电阻, 有可能使二极管因过流而造成损坏。6. 理想二极管电路如图1.24所示。已知输入电压w,= 10sinw/V,试画出输出电压。图 1.24的波形。答:分析二极管电路时,通常先假设输入电压低极性一端为“地”电位,并且设电阻 中无电流。(a)图:二极管为理想二极管,当输入正弦波电压Wi<-5V时,二极管VD正 偏导通相当于短路,输出电压wo=Wi;当输入正弦波电压z/i>5V时,二极管VD反偏截止 相当于开路,输出电压广一5V,波形如下图所示:(b)图:二极管为理想二极管,当输入正弦波电压Wi>
32、;+5V时,二极管VD正偏导 通相当于短路,输出电压加=址;当输入正弦波电压iV+5V时,二极管VD反偏截止相当 于开路,输出电压+5V,波形如下图所示:1.3思考与练习1. 双极型三极管的发射极和集电极是否可以互换使用?为什么?答:双极型三极管的发射区和集电区虽然杂质类型相同,但是两个区的杂质浓度上存 在较大差异,占有体积也不同,因此不能互换使用。如果互换使用,将严重影响管子的电 流放大能力,甚至使管子失去电流放大能力。2. 三极管在输出特性曲线的饱和区工作时,其电流放大系数是否也等于0?答:三极管工作在饱和区时,造成的饱和失真使电流放大能力下降,电流放大系数p 值随之减小为",。
33、'小于3。3. 使用三极管时,只要集电极电流超过/cm值,三极管就必然损坏;耗散功率超 过PCM值,三极管就必然损坏;集一射极电压超过<BR>CEO值,三极管就必然损坏。 上述说法哪个正确?答:上述说法只有正确。超过最大耗散功率PCM值时,三极管将由于过热而烧损。4. 用万用表测量某些三极管的管压降得到下列几组数据,说明每个管子是NPN型还 是PNP型?是硅管还是铐管?它们各工作在什么区域? Ube=0.7V, Uce=0.3V; Ube=0.7V, %e=4V; Ube=OV, %e=4V; e=0.2V, %e=0.3V; be=OV, Uce=-4V。答:分析时,均设
34、 VE=0,则 Ube二处,(/ce=VCo Ube=0.7V,说明 VB=0.7V, %e =0.3V,说明Vc=0.3V,发射极电位最低,为NPN硅管,比较三个电极电位值可得,发 射结P高N低正向偏置;集电结P高N低也正向偏置,判断该管子工作在饱和区。同理可判断出NPN硅管,工作在放大区;NPN硅管,工作在截止区;PNP错 管,工作在放大区;PNP铐管,工作在截止区。5. 为什么使用复合管?复合管和普通三极管相比,有何特点?答:使用复合管是为了增大三极管的输出电流,增强放大器的驱动能力。复合管和普 通相比,显著特点就是其电流放大倍数等于复合两管放大倍数的乘积。1.4思考与练习1. 双极型三
35、极管和单极型三极管的导电机理有什么不同?为什么称双极型三极管为 电流控制型器件? MOS管为电压控制型器件?答:导电机理上:双极型三极管中多子和少子两种载流子同时参与导电;单极型三极 管只有多子参与导电。由于双极型三极管的输出大电流/c受基极小电流血的控制,因此称其为电流控制型器 件;MOS管的输出大电流/d受栅源间小电压s的控制,因之称为电压控制型器件。2. 当Ugs为何值时,增强型N沟道MOS管导通?当d等于何值时,漏极电流表现 出恒流特性?答:当Ugs=Ut时,增强型N沟道MOS管形成导电沟道而导通,随着s的增加,沟 道加宽,/d增大。当Ugd=UgsUds<Ut出现预夹断时,Ud
36、s增大的部分几乎全部用于克 服夹断区对/D的阻力,从外部看,/d凡乎不随#DS的增大而变化表现出恒流特性,管子进 入恒流区。3. 双极型三极管和MOS管的输入电阻有何不同?答:双极型三极管的输入电阻蚀一般在几百欧千欧左右,数值较小;而MOS管栅 极与二氧化硅绝缘层相连,呈现极高的输入电阻,通常认为Rg趋近无穷大。4. MOS管在不使用时,应注意避免什么问题?否则会出现何种事故?答:由于二氧化硅层的原因,使MOS管具有很高的输入电阻。当受外界电压或磁场 影响时,栅极易产生相当高的感应电压,造成管子击穿,所以MOS管在不使用时应避免 栅极悬空,务必将各电极短接。5. 为什么说场效应管的热稳定性比双
37、极型三极管的热稳定性好?答:双极型三极管同时有两种载流子参与导电,其中少数载流子受温度影响变化较大, 因此热稳定性较差;场效应管只有多子一种载流子参与导电,而温度对多子基本无影响, 因此其热稳定性较好。1.5思考与练习1. 分析下列说法是否正确,对者打“ 错者打“X”。(1)晶闸管加上大于IV的正向阳极电压就能导通。(X )(2)晶闸管导通后,控制极就失去了控制作用。(寸)(3)晶闸管导通时,其阳极电流的大小由控制极电流决定。(X )(4)只要阳极电流小于维持电流,晶闸管就从导通转为关断。(V )2. 当正向阳极电压大到正向转折电压时,晶闸管能够正常导通吗?为什么?答:在没有控制极触发电压下,
38、仅有正向阳极电压通常晶闸管不能够导通。但当正向 阳极电压增大至超过临界极限即正向转折电压Ubo时,漏电流会急剧增大,晶闸管由正向 阻断状态转变为正向导通状态,因这种导通不属于正常导通,称为“硬开通”。3. 何谓晶闸管的“硬开通”?晶闸管正常工作时允许“硬开通”吗?为什么?答:晶闸管的正向阳极电压超过临界极限即正向转折电压b。时,晶闸管出现“硬开 通”,硬开通时晶闸管的管压降只有IV左右,但是通过晶闸管的电流却很大。显然,晶闸 管正常工作时是不允许硬开通的,因为硬开通会造成晶闸管的损坏。4. 选择晶闸管时,主要选择哪两个技术参数?答:选择晶闸管时,主要选择额定通态平均电流/t和反向峰值电压Urr
39、m这两个参数。第2单元思考与练习解答2.1思考与练习1. 放大电路有哪几种基本组态?答:放大电路的基本组态有三种,分别是共发射组态的放大电路、共基组态的放大电 路和共集极组态的放大电路。2. 静态工作点的确定对放大器有什么意义?放大器的静态工作点一般应该处于三极管输 入输出特性曲线的什么区域?答:静态工作点的设置,实际上是给输入信号一个传输的载体,没有这个载体,输入 信号中低于晶体管死区电压值的部分就被截止而得不到传输和放大,造成传输过程中严重 的截止失真。合适静态工作点的确定,可使放大器输入的交流信号中,小于死区电压以下 的部分都能得到传输和放大,避免了信号传输上的截止失真。放大器的静态工作
40、点一般应 该处于三极管输入特性恒流区的中间,按照小信号的最大化传输来设置,与输出特性曲线 上/BQ、/CQ和三者在直流负载线上的交点相对应。3. 设计放大器时,输入输出电阻的取值原则是什么?放大器的输入输出电阻对放大器 有什么影响?答:放大电路传输和放大的信号基本上都是微弱的信号电压。因此设计放大器时,其 输入电阻越大越好,因为放大器输入电阻越大,对小内阻的信号电压源影响越小,输入衰 减越小;放大器输出电阻的取值原则是输出电阻小。因为放大器对它所带负载来讲,也相 当一个电压源,为了提高放大电路的负载能力,稳定输出电压,当然希望其输出电阻越小 越好。4. 放大器的工作点过高会引起什么样的失真?工
41、作点过低呢?答:放大器的工作点过高时会使信号进入饱和区,造成信号传输过程中的饱和失真; 如果静态工作点设置过低时,又易使放大器中传输的信号进入截止区,造成传输过程中的 截止失真。5. 微变等效电路分析法的适用范围是什么?微变等效电路分析法有什么局限性?答:微变等效电路分析法只适用于小信号放大电路,对功放这种大信号电路不适用, 这是它的局限性。微变等效电路法的思想:在满足小信号条件下,非线性的器件三极管町 用其线性小信号模型代替,使实际非线性电路线性化后,应用线性电路分析法可较方便的 求出放大电路的动态指标:输入电阻小 输出电阻,。和电压放大倍数Au。6. 共集电极组态的放大电路和共射组态的放大
42、电路相比,其特点有什么不同?答:共射放大电路的电压、电流放大能力都很强,因此具有很大的功率放大能力,输 出电压和输出电流相位反相,但输入电阻和输出电阻都适中;和共射放大电路相比,共 集电极组态的放大电路没有电压放大,但电流放大能力较强,因此仍有功率放大能力, 输入、输出相位相同,输入电阻大、输出电阻小。7. 共集电极放大电路的电压放大倍数等于和略小于1,是否说明该组态放大电路没有 放大能力?答:共集电极放大电路的电压放大倍数虽然小于和约等于1,电压得不到放大,但不 能说没有放大能力,因为共集电极组态的放大电路输出电流是输入电流的(1+B)倍,具 有较强的电流放大能力,因此仍具有功率放大能力。8
43、. 射极输出器的发射极电阻Re能否像共发射极放大器一样并联一个旁路电容6来 提高电路的电压放大倍数?为什么?答:射极输出器的输出取自于发射极,因此发射极电阻不能像共射放大电路一样并联 旁路滤波电容。如果并联一个旁路电容,由于电容的通交作用(相当短路),使电路无输 出。9. 共基组态的放大电路与共射组态的放大电路相比,电路特点有何不同?答:共基组态的放大电路,与共发射极放大电路相比,不具有电流放大作用,但由于 电压放大倍数和共射放大电路同样高,因此电路仍具有功率放大作用,共射放大电路的输 入、输出为反相关系,而共基组态的放大电路输入、输出同相,因此电压放大倍数为正值。 所以共基放大电路具有的特点
44、是:输入电阻很小、输出电阻很高,高频特性比较好。10. 共基组态的放大电路能对输入电流和输入电压进行放大吗?答:共基组态的放大电路对输入电流没有放大能力,但是它的电压放大能力几乎与共 射组态放大电路相同。11. 共基放大电路有功率放大吗?它通常适用于哪些场合?答:共基放大电路不具有电流放大作用,但由于电压放大倍数和共射放大电路同样很 高,因此电路仍具有功率放大作用。共基放大电路多用于高频、宽频电路或恒流源电路。2.2思考与练习1. 影响静态工作点稳定的因素有哪些?其中哪个因素影响最大?如何防范?答:实践证明,放大电路即使有了合适静态工作点,在外部因素的影响下,例如温度 变化、电源电压的波动等,
45、都会引起静态工作点的偏移,在诸多影响因素中,温度变化是 影响静点稳定的最主要因素。在放大电路中加入负反馈环节,可以有效地抑制温度对静态 工作点的影响。2. 静态时耦合电容G、G两端有无电压?若有,其电压极性和大小如何确定?答:静态时耦合电容G和C?两端均有电压。以NPN管的共射放大电路为例说明。.电路 静态时,输入信号源相当于短路,因此,耦合电容G的端电压等于三极管基极电位值Ub, 左低右高(设NPN管电路);静态下由于无输出,所以输出端也相当短路,耦合电容C2的 端电压等于三极管输出电压值Uce,左高右低。3. 放大电路的失真包括哪些?失真情况下,集电极电流的波形和输出电压的波形有何 不同?
46、消除这些失真一般采取什么措施?答:放大电路出现的失真包括截止失真和饱和失真两种。以共射放大电路为例,截止 失真时,集电极电流波形出现下削波,由于反相关系,输出电压波形出现上削顶;饱和失 真时,集电极电流波形出现上削波,输出电压波形出现下削顶。消除截止失真,需将静态 工作点上移,消除饱和失真,要将静态工作点下移。另外,还要在电路中加设负反馈环节 以抑制温度影响下的电路失真。4. 试述Re和Ce在放大电路中所起的作用。答:Re在电路中起的作用是负反馈作用,数值通常为几十至几千欧,它不但能够对直 流信号产生负反馈作用,同样可对交流信号产生负反馈作用,从而造成电压增益下降过多。 为了不使交流信号削弱,
47、一般在Re的两端并上一个滤波电容6,以消除反馈电阻对交流 信号的影响。5. 放大电路中为什么要设置静态工作点?静态工作点不稳定对放大电路有何影响?答:对放大电路的要求主要是保证输入信号在传输和放大过程中不能出现失真。设置 合适的静态工作点,可使放大电路的非线性器件三极管保证在任意时刻都工作在线性放大 区,输出波形才不会失真。如果静态工作点不稳定,偏低时造成输出波形发生截止失真;偏高时输出波形容易发生饱和失真。6. 电压放大倍数的概念是什么?电压放大倍数是如何定义的?共发射极放大电路的电 压放大倍数与哪些参数有关?答:电压放大倍数Au是衡量放大电路对输入信号放大能力的性能指标。放大电路中, 通常把电压放大倍数定义为输出电压与输入电压的比值。共发射极放大电路的电压放大倍 数与晶体管的电流放大倍数0、动态输入电阻服及放大器的集电极电阻Rc有关。7. 试述放大电路输入电阻
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